El autor de este Blog es Profesor de Ciencias Naturales en Educación Secundaria.
El Blog está muy vinculado a la página "cienciasnaturales.es" del mismo autor. Algunas novedades de dicha web serán comentadas en el Blog así como las opiniones del autor sobre temas relacionados con las Ciencias Naturales o con temas de Ciencias en sentido más amplio.
Saludos de José Antonio Borreguero Rolo.
El gif superior le permite acceder a una animación sobre la flor del cerezo (Prunus avium) y algunos de sus polinizadores. Puede estudiar en detalle las partes de la flor (estructura) y la anatomía de los insectos polinizadores. Tendrá acceso a dos vídeos grabados este mes de abril de 2025 con Apis mellifera y otros polinizadores.
Imagen de mayo del 2024
La floración de estos cerezos y su polinización parecen ir por buen camino. Para obtener una buena cosecha de cerezas aún falta un largo recorrido donde no hagan su aparición las heladas de última hora... Las flores polinizadas deben transformarse en fruto. Esta entrada se completará cuando dichos frutos sean una realidad en el mes de mayo. La imagen anterior es del año pasado donde este cerezo dio sus primeras cerezas. Veremos las que acaba dando este año 2025...
En primavera las temperaturas se elevan y son abundantes las precipitaciones en forma líquida. El árbol activa su metabolismo y pone en circulación los vasos leñosos del xilema llevando agua y sales minerales hacia las partes verdes. Surgen nuevos brotes que forman tallos y hojas. Se activa la fotosíntesis que genera azúcares y otras sustancias. Los vasos liberianos del floema los distribuyen allí donde se necesiten.
La polinización tiene lugar en esta estación y los insectos son los grandes polinizadores. Sin la polinización no tendríamos frutos ni cosechas.
Con el cambio climático parece que la primavera y el otoño se acortarán en muchas regiones de nuestro planeta. Las plantas y los insectos polinizadores tendrán cada vez menos tiempo para realizar sus tareas vitales. Sus especies estarán en peligro al igual que nuestros frutos y cosechas.
Imagen obtenida en Torrefrades el 22 de marzo de 2012, al inicio de la primavera. Puede verse a la mariposa Pavo Real en su labor de polinización.
En verano los árboles reciben más luz y con ello aumentaría la fotosíntesis. No obstante, las altas temperaturas y las bajas precipitaciones aumentan las pérdidas de agua por transpiración. En las horas del día con mayor temperatura el árbol debe cerrar los estomas de sus hojas para evitar perder agua y con ello se reduce la entrada de dióxido de carbono que junto al agua son necesarios para la fotosíntesis.
Con el cambio climático los veranos serán cada vez más largos y duros. Sufriremos temperaturas más altas y durante más tiempo.
Esta segunda imagen corresponde al inicio del verano (29 de junio de 2011). El puente de la Albañeza cerca de Arcillo de Sayago.
En otoño los árboles reciben menos luz y se reduce la fotosíntesis. Cuando todo esto sucede los árboles caducifolios adoptan la estrategia de la caída de hojas para sobrevivir durante el invierno. Al desaparecer el verde de la clorofila las hojas van cambiando de color debido a otros pigmentos (carotenos, xantofilas, antocianinas...). Las hojas van tomando tonalidades amarillentas, anaranjadas, rojizas...
Con el cambio climático esta estación también se hará más corta y cada vez con más frecuencia pasaremos a fenómenos extremos con fríos intensos y olas de frío no habituales hasta ahora.
Esta imagen corresponde a finales del otoño en Cerezal de Aliste, Zamora. Pueden verse unas macrolepiotas junto al árbol. La imagen se tomó el 2 de diciembre de 2018.
En invierno los árboles caducifolios se mantienen en el letargo invernal. La fotosíntesis no puede llevarse a cabo pues el árbol no dispone de estructuras fotosintéticas. El metabolismo se ralentiza y el árbol mantiene al mínimo sus actividades vitales. Las temperaturas marcan mínimos y las precipitaciones, cuando se producen, pueden ser como lluvia y a veces, como nieve.
Con el cambio climático los inviernos serán más largos y rigurosos. Aumentarán los fenómenos extremos no habituales como borrascas que tendrán nombre (Filomena...veasé Madrid el 10 de enero de 2021 con temperaturas que llegaron casi a -11ºC). Cuando le ponen nombre a una borrasca se debe a que las velocidades del viento, las temperaturas o las precipitaciones o todo a la vez serán muy fuertes... lo siguiente será que algún huracán pase a saludarnos...
En esta imagen del 8 de enero de 2006 podemos comtemplar una imagen típica de invierno. La imagen se tomó en el Parque Natural de los Valles de Babia y Luna en León.
La verdadera causa de las estaciones se encuentra en la combinación del movimiento de traslación con la inclinación del eje de rotación. Si la Tierra fuese plana no habría estaciones: primavera, verano, otoño e invierno y todos podemos constatar su existencia aunque el cambio climático esté modificando su duración y características.
La polinización consiste en el transporte de polen desde los estambres hasta los estigmas de angiospermas. Los insectos son grandes y valiosos polinizadores. En la galería puede estudiar algunos lepidópteros de la Península Ibérica. En este vídeo puede visualizar la polinización por Lepidópteros (mariposas y polillas), dípteros (moscas) e himenópteros (abejas, abejorros...). El vídeo se grabó en un prado en el municipio de Lugueros, León (Spain) en agosto de 2007.
Los insectos polinizadores son fundamentales en nuestro planeta porque con su vuelo van de flor en flor llevando el polen necesario para la reproducción de las plantas angiospermas. La mayoría de los insectos son esenciales en la reproducción de tres cuartas partes de las plantas que el ser humano cultiva para la obtención de alimentos. El cambio climático está afectando a los insectos que son fundamentales en los ecosistemas y para el ser humano. Muchas especies de insectos se están viendo seriamente amenazadas y en riesgo de peligro de extinción.
Los efectos del cambio climático sobre los insectos pueden ser directos o indirectos. Dentro de los efectos directos están la velocidad del desarrollo del insecto, reducción del tamaño corporal, el cambio de las piezas bucales y los cambios de comportamiento. En cuanto a la velocidad del desarrollo del insecto se observa que con la elevación de las temperaturas (calentamiento global) se acelera el desarrollo de las larvas lo que puede generar la salida prematura de los adultos en un momento donde no haya alimento para ellos. El resultado puede causar la muerte de muchos adultos afectando a la prosperidad de la especie en un área de distribución concreta.
El aumento de temperaturas también causa reducción en el tamaño corporal de los insectos por aumentar su ritmo metabólico y gasto energético. Las altas temperaturas pueden generar que los insectos no sean capaces de disminuir su temperatura corporal durante el vuelo y con ello pueden morir. Por otro lado, las piezas bucales de los insectos son imprescindibles para acceder al néctar de las flores y por tanto, para alimentarse. Con el aumento de las temperaturas la longitud del aparato mandibular de los insectos se ha reducido en los últimos cuarenta años. Con el cambio climático también se produce la alteración del comportamiento de muchos insectos. La temperatura óptima en vuelo de los insectos es de 25º C. El calentamiento global lleva a los insectos a trasladarse a otros hábitats diferentes a los habituales, por ejemplo hacia ambientes más frescos como las montañas.
El efecto indirecto del cambio climático afecta a las plantas, por ejemplo con sequías prolongadas la producción de néctar y su contenido en azúcares se reducen afectando a los polinizadores. Los compuesto químicos volátiles que atraen a los polinizadores se ven afectados por las elevadas temperaturas lo que disminuye el atractivo de la flor para el insecto. Con elevadas temperaturas muchas plantas tienden a florecer antes, sobre todo en primavera y en muchos casos puede producirse un desajuste entre dicha floración y el inicio de la actividad de los insectos polinizadores.
A modo de ejemplo puede pulsar sobre Citología e irá a un panel de animaciones relacionadas con ese tema.
Llega al siguiente panel del que muestro un recorte en el siguiente gif:
Pulsando sobre comparación de células accederá al estudio de Chlamydomonas y su comparación con las células de la hoja del maíz.
Esta animación le permitirá comparar un alga unicelular fotosintética como Chlamydomonas con una célula de una planta como el maíz. Ambas células son eucariotas y fotosintéticas por lo que disponen de núcleo, nucléolo, envoltura nuclear, mitocondrias, sistemas de endomembranas (Golgi, RER, REL) y vacuolas, entre otros orgánulos. En la fotosíntesis ambas fabrican glucosa que almacenan como almidón, las Chlamydomonas en un orgánulo llamado pirenoide.
Los primeros eucariotas fotosintéticos surgieron en la era Proterozoica y más concretamente en el período Mesoproterozoico hace más de 1.200 millones de años. Por entonces la atmósfera terrestre tenía más de un 70% de nitrógeno, un 20% de dióxido de carbono, menos de un 5% de oxígeno y nada de ozono. Los primeros organismos pluricelulares son algas del Reino Protoctista y datan de hace más de 1.000 millones de años. Las primeras plantas terrestres datan de unos 450 millones de años.
Las Chlamydomonas son algas verdes unicelulares flageladas que viven en medios acuáticos y suelos húmedos. Los flagelos le permiten un fácil movimiento en este medio. Las células de la hoja del maíz no necesitan este orgánulo al estar integradas en una estructura pluricelular. Las algas verdes se consideran los ancestros de las plantas terrestres como demuestran las similitudes genéticas entre ellas. Se originaron por endosimbiosis. Se cree que una célula hospedadora fagocitó a una cianobacteria, que se acabó convirtiendo en cloroplasto y otorgó a la célula hospedadora la capacidad de realizar la fotosíntesis.
Las Chlamydomonas disponen de varios pigmentos fotosintéticos como la clorofila a y c así como carotenoides. Una de las características más sorprendentes de Chlamydomonas es la existencia de canales iónicos que se activan por la luz, tales como el canal-rodopsinas que son proteínas que actúan como fotorreceptores sensoriales en las algas verdes unicelulares y controlan la fototaxis: el movimiento en respuesta a la luz.
La mancha ocular o estigma de Chlamydomonas se sitúa lateralmente y se integra en el cloroplasto. Esta mancha puede verse en el microscopio óptico debido a que acumula carotenoides (color naranja) en forma de glóbulos. Los análisis ultraestructurales (Equipo de la Dra. Michaela Wolfram) demuestran que la mancha ocular o aparato ocular de este alga precisa de especializaciones locales en la membrana celular, citosol y cloroplasto.
Fig. 1: El aparato ocular de Chlamydomonas reinhardtii en el microscopio óptico (A1, punta de flecha blanca), en el microscopio electrónico de transmisión (A2) y como dibujo esquemático (A3). Los aparatos oculares estructuralmente intactos se pueden aislar mediante centrifugación en gradiente de densidad de sacarosa (B).
El aparato de manchas oculares de Chlamydomonas reinhardtii suele estar compuesto por dos capas altamente ordenadas de glóbulos lipídicos ricos en carotenoides dentro del cloroplasto. Los glóbulos (G) tienen un diámetro de unos 100 nm y están recubiertos por una membrana tilacoidal. La capa más externa de glóbulos está unida a las envolturas del cloroplasto (IM y OM) y a la membrana plasmática adyacente (PM). Se cree que los fotorreceptores (canales de rodopsinas) están ubicados en esta zona de membrana plasmática.
Las respuestas de movimiento orientadas a la luz (fototaxis) requieren que la célula sea capaz de determinar la dirección de la luz incidente.
Se parte de una célula eucariota anaeróbica ancestral cuyo metabolismo anaeróbico sería ineficiente al no oxidar los combustibles que utilizaba de forma completa.
Una bacteria aeróbica, de metabolismo eficiente (los combustibles se oxidan hasta CO2), es atrapada por la célula eucariota ancestral y se multiplica en su interior generando una célula eucariota aeróbica. Las antiguas bacterias aeróbicas, con el tiempo acaban transformándose en las mitocondrias actuales.
Posteriormente una cianobacteria fotosintética es atrapada por una célula eucariota aeróbica y se reproduce en su interior generando una célula eucariota fotosintética. Las cianobacterias fotosintéticas, con el tiempo acaban transformándose en los cloroplastos actuales.
Las células eucariotas aeróbicas no fotosintéticas disponen de mitocondrias pero carecen de cloroplastos. Estas células se encuentran en seres pluricelulares como los animales y en unicelulares como los protozoos.
Las células eucariotas aeróbicas fotosintéticas disponen de mitocondrias y de cloroplastos. Estas células se encuentran en seres pluricelulares como las plantas y en unicelulares como las algas del fitoplancton.
